【《混合储能系统功率及容量配置设计仿真分析案例》3400字】

混合储能系统功率及容量配置设计仿真分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u4192混合储能系统功率及容量配置设计仿真分析案例 [15]：C其中，Civ为混合储能系统投资成本,Coc为混合储能系统运行成本，CC式中，Civ−b为锂电池投资成本、Civ−SC为超级电容器投资成本，αb−p为锂电池功率单价成本,αb−E为锂电池容量单价成本，Pb为锂电池额定功率，Eb为锂电池额定容量。αsc−p是超级电容器功率单价成本,αsc−E是超级电容器容量单价成本，PscCocCC混合储能系统中，成本系数的大小决定、处置成本Cdc、维护成本Cmc和运行成本Coc的大小。Koc−b、Koc−scC

3仿真分析2.1实测光伏数据分析将实测光伏数据导入MATLAB,用plot函数绘制原始功率图谱。分析图谱发现一天中凌晨和晚上光伏输出功率比较小，中午光伏输出功率最大。，光伏输出功率在早晨8点左右波动大，其他时间波动小。图2.1原始功率利用滑动平均法平抑原始光伏输出功率，滑动平均算法的原理是将新旧数据替换，然后求取数据的平均值，最终达到平抑的效果。平抑前后的输出功率如下图所示：图2.2原始功率和并网功率分析从图中可以看出经过滑动平均算法平抑后的光伏输出功率曲线比较平缓，波动较平抑前明显降低。得到的平抑后的输出功率即为并网功率。并网功率如下图所示：图2.3并网功率根据国家规定的光伏电站的并网标准检验并网功率是否满足并网要求。下表是各类型光伏电站并网时的有功功率波动要求表2.1光伏电站有功功率波动要求电站类型十分钟内最大波动/MW一分钟内最大波动/MW小型装机容量0.2中型装机容量装机容量/5大型装机容量/3装机容量/10为了直观的看到平抑光伏输出功率波动的效果，可以用功率波动率表示输出功率的波动的大小，具体计算公式如下式所示REF_Ref72181970\r\h[20]：FmF其中，Pm−max为m时间内的最大输出功率，Pm−min为m时间内的最小输出功率PN为光伏电站额定功率，图2.41min内最大波动图2.510min内最大波动上图所示分别为输出功率1min内最大波动和10min内最大波动，分析发现波动最大时刻基本都在早晨8点左右，其他时间波动较小。通过对数据的分析，1min时最大波动量是0.3477MW,最大率波动率是2.86%，小于20%；10min时最大波动量是2.277MW,最大波动率是22.3%，小于100%，因此并网功率的波动满足并网要求。2.2利用VMD分解参考功率将原始功率和并网功率做差得出参考功率，得出的参考功率图谱如图所示：图2.6参考功率利用变分模态分解方法分解参考功率，得出IMF图谱图2.7VMD分解参考功率如图所示，参考功率被分解成了7个模态分量。变分模态分解能很好的将低频和高频信号分离，从图中明显可以看出频率是逐渐增大的。2.3年综合成本查阅文献获得锂电池和超级电容器的相关参数表2.2锂电池参数储能装置指标参数指标参数锂电池功率单价/(元/kW)2600处置成本-0.04容量单价/(元/kWh)630充放电效率%80运行成本/(元/kWh)0.05SOC阈值0.2-0.8维护成本/(元/kWh)0.02使用周期/次1000表2.3超级电容器参数储能装置指标参数指标参数超级电容器功率单价/(元/kW)1400处置成本-0.05容量单价/(元/kWh)27500充放电效率%95运行成本/(元/kWh)0.05SOC阈值0.1-0.9维护成本/(元/kWh)0.01运行年限/y202.2.1不同配置下混合储能的年综合成本将低频率分量分配给锂电池，高频率分量分配给超级电容器。可以得出锂电池和超级电容器不同的功率和容量配置。将锂电池和超级电容器不同的功率和容量带入目标函数，可以得到不同配置下混合储能的年综合成本表2.4不同配置下混合储能的年综合成本i1234567成本/万元3312.41662810.76903092.73423559.13163606.79923662.46183760.2780图2.8不同配置下综合成本不同配置下的年综合成本如图所示，分析可知分界点取2时年综合成本最低。（1）当分界点i=2时，蓄电池的功率和容量的图谱为图2.9锂电池功率图2.10锂电池充放电电量如图所示，锂电池的额定功率为1.097MW,maxEn为0.0006843，minEn为-0.2565，根据式（4-8）计算得额定容量为0.43MW/h。根据式（4-9）计算得蓄电池初始荷电状态SOC0为0.202，根据式（4-4）计算的maxEn（2）当分界点i=2时，超级电容的功率和容量的图谱为图2.11超级电容功率图2.12超级电容充放电电量如图所示，超级电容器额定功率是0.7846MW,maxEn为0.00044，minEn为-0.009863，根据式（4-8）计算得额定容量是0.0129MW/h。根据式（4-9）计算得超级电容初始荷电状态SOC0为0.134，根据式（4-4）计算的maxEn2.2.2不同方案下混合储能的年综合成本将全部参考功率由锂电池承担，带入目标函数，得出年综合成本。再将全部参考功率由超级电容器承担，带入目标函数，得出年综合成本。比较单一储能和最优配置下混合储能的年综合成本，选择年综合成本最低的方案为最佳方案。各方案的数据如下表所示：表2.5不同方案下混合储能的年综合成本参数锂电池储能超级电容储能混合储能锂电池额定容量/MWh0.710.43锂电池额定功率/MW2.271.097锂电池运维成本/万元3922.86741930.0758超级电容器额定容量/MWh0.430.0129超级电容器额定功率/MW1.910.7846超级电容器运维成本/万元8786.3940880.6331系